介觀體系中的電子自旋輸運(yùn)及隧穿磁阻效應(yīng).pdf

1、自旋相關(guān)的量子輸運(yùn)是自旋電子學(xué)中的重要研究?jī)?nèi)容。本文首先簡(jiǎn)單介紹了自旋電子學(xué)的興起和發(fā)展，回顧了自旋電子在介觀尺寸下的一些典型的輸運(yùn)特性，對(duì)隧穿磁電阻效應(yīng)、Rashba和Dresselhaus自旋軌道耦合相互作用以及量子隧穿時(shí)間的一些定義等進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述。我們選取了具有重要應(yīng)用價(jià)值和基礎(chǔ)理論研究意義的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)（鐵磁/半導(dǎo)體/鐵磁異質(zhì)結(jié)）以及介觀AC環(huán)作為研究對(duì)象，采用一維波導(dǎo)理論的方法對(duì)其中的電子自旋極化輸運(yùn)現(xiàn)象和量子隧穿時(shí)間進(jìn)

2、行了較為細(xì)致的研究。
　　(1)考慮界面勢(shì)壘以及Rashba和Dresselhaus兩種自旋軌道耦合同時(shí)存在時(shí)，研究了自旋極化電子通過(guò)鐵磁體/半導(dǎo)體/鐵磁體(F/S/F)異質(zhì)結(jié)引起的自旋翻轉(zhuǎn)和隧穿磁電阻效應(yīng)。結(jié)果顯示在一定的鐵磁/半導(dǎo)體界面勢(shì)壘高度時(shí)可以實(shí)現(xiàn)隧穿電子的自旋翻轉(zhuǎn)，而且電子的透射幾率隨自旋軌道耦合強(qiáng)度的變化成現(xiàn)出單一的共振窄峰，Rashba項(xiàng)不僅可以導(dǎo)致更大的磁電阻而且可以使得通過(guò)改變兩端鐵磁體磁化方向的夾角實(shí)現(xiàn)磁電阻

3、的正負(fù)轉(zhuǎn)變，并使得磁電阻的絕對(duì)值關(guān)于θ=π不再對(duì)稱。
　　(2)比較研究了鐵磁體/半導(dǎo)體/鐵磁體異質(zhì)結(jié)中存在和不存在自旋翻轉(zhuǎn)時(shí)，自旋極化電子的隧穿時(shí)間。當(dāng)異質(zhì)結(jié)中內(nèi)沒(méi)有自旋翻轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，隨著半導(dǎo)體長(zhǎng)度的增加，自旋電子的隧穿時(shí)間并不是線性的增加，而是呈現(xiàn)了波狀的增長(zhǎng)過(guò)程。而當(dāng)考慮自旋翻轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，自旋電子的隧穿時(shí)間隨著半導(dǎo)體長(zhǎng)度的變化會(huì)出現(xiàn)劇烈的振蕩現(xiàn)象，而且會(huì)在某些區(qū)域出現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　(3)我們還研究了自旋極化電子通過(guò)兩端連